嵌入式多轴运动控制系统软硬件实现方案

时钟电路负责提供 DSP 和 FPGA 所需的时钟信号，双口 RAM用于负责 DSP 与 PCI总线的并行通信，电平转换电路负责 RS232 与 DSP 之间的电平转换。I/O 隔离负责各路 I/O 信号的光电隔离，专用输入/输出是一些电机控制中所必须有的 I/O 信号，通用输入/输出可用于其它 I/O 信号的控制，在 FPGA 模块中设计了 D/A 转换电路、脉冲输出电路和编码器输入模块。

脉冲输出接口模块主要任务是发送脉冲序列和方向指令给伺服驱动器，实现对电机的位移，速度，方向的控制。编码器电路则是实现电机状态的反馈，包括方向、速度等。A/D、D/A 模块主要实现运动控制器跟伺服电机间模拟量与数字量之间的处理。I/O 接口则实现各种开关量信号的控制。本文没有设计 A/D 转换模块，因为 DSP 自带的 A/D 转换接口可以满足需求。在精度要求高的数控工业制造时可以用高精度 A/D 转换芯片(如 AD7663)来实现，通过 FPGA 设计的A/D 接口传递给 DSP。

软件总体设计

整个运动控制软件系统可分为两大块：PC 层的软件和 DSP 层的软件。人机交互界面主要是提供包括工艺流程、轨迹规划、状态监控等功能，提供用户操作的界面环境。初始化程序后，对人机界面输入的数据进行处理，代码编译生成相应的控制指令。设备驱动程序接口层是与硬件相关的一层，负责对运动控制器的硬件设备进行管理和控制，同时进行数据通信处理。DSP层的软件通过对 PC层传递下来的指令代码进行解析，然后实施具体的插补算法运算，并控制电机运动。同时将底层的状态信息反馈给 PC 机。